5G: Vom Hype zur Ernüchterung
Um 3G zu verstehen, stellen wir uns einen Raum vor, in dem sich Leute unterhalten. Am besten in verschiedenen Sprachen oder Dialekten. Sind wenige Leute im Raum, verstehen sie sich gut. Sind mehr Leute da, spricht man lauter (die Zelle atmet), ist der Raum überfüllt, hilft auch Schreien nichts mehr.
Das Erkennen der Sprachen oder Dialekte ("Codes") ist rechenaufwendig und erfordert hohe Rechenleistungen, die ersten Handys wurden gut warm und brauchten die Akkus schneller leer, als man schauen konnte.
Und was bringt 4G?
Das Innenleben einer LTE (4G) Sendestation von Telefónica im Berliner Untergrund.
Foto: Picture Alliance / dpa
4G oder Long Term Evolution (LTE) ist die Basis des heutigen Mobilfunks - bis einschließlich 5G! Ohne 4G funktioniert 5G derzeit nicht. Die Physik hinter LTE ist OFDMA, was für "Orthogonal Frequency Division Multplex" steht. Hier werden verschiedene Frequenzen verwendet und man schickt die Funkwellen gleichzeitig in verschiedenen Winkeln durch den Raum. Dazu stellen uns Sinuswellen vor, die nicht nur auf-ab-schwingen, sondern dabei auch gedreht oder gekippt werden. Dadurch entsteht ein komplexes dreidimensionales Bild.
CA "klebt" Frequenzen zusammen
OFDMA nutzt die Frequenzen schon recht gut aus. Frequenzen sind kostbar, sollen also optimal genutzt werden. Mit LTE wurde die Technik der Carrier Aggregation (CA) eingeführt, die man auch als LTE-A (LTE-Advanced) bezeichnet. Der Trick ist folgender: Weil es nur bestimmte Frequenzbereiche gibt, die meist zu klein sind, nimmt man verschiedene und "klebt" sie zu einem größeren (breiteren) Signal zusammen. Dadurch bekommt man genügend Bandbreite, um höhere Datenraten zu ermöglichen.
Heutiges 5G ist derzeit eher 4,9G
Bei 5G-NR (New Radio), was im Moment eher ein 4,9G ist, werden diese mathematisch komplexen Verfahren noch besser ausgenutzt. Dazu kommt, dass man die Antennen hinter dem Nutzer "her bewegt", um bestimmten Nutzern ein optimaleres Signal (= mehr Geschwindigkeit) als einem anderen Nutzer zu geben. Bei 5G können viel mehr Nutzer auf einer kleinen Fläche bedient werden, als es vorher möglich war. (Der Korrektheit halber: Die Antennen bewegen sich nicht, durch die Kombination vieler kleiner Einzelantennen, wird funktechnisch eine "Bewegung" realisiert.)
5G-NSA
5G braucht im Moment noch 4G als Basis. Man nennt das auch den Non-Stand-Alone-Modus, kurz NSA, der mit dem amerikanischen Geheimdienst (National Security Agency) nichts zu tun hat. Die nächste Stufe von 5G wird dann der SA-Mode (Stand Alone) Modus sein.
Wer ist 3GPP?
Die Erfolgsgeschichte von GSM wurde von der GSMA (Global Standards for Mobile Communication Association) begründet. Für die Entwicklung von 3G wurde die Third Generation Public Partnership (3GPP) gegründet, die sich seitdem mit der Normung von 3G, 4G, 5G und bald 6G beschäftigt, und zwar zwischen Staaten/Regierungen ("Public") und Herstellern ("Private"). Aktuell ist Release 16 gültig, der 5G NR (New Radio) NSA (siehe oben) definiert.
Mit Release 17 wird 5G dann "selbstständig", man könnte also ein eigenes 5G-Netz aufbauen und betreiben.
Auf Seite 3 erklären wir Ihnen wie Bandbreite, Reichweite und Frequenzen zusammenhängen.